焊接相關(guān)計(jì)算

1、焊接的有關(guān)計(jì)算第一章基本概念的有關(guān)計(jì)算一、焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)概念：焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)即焊條與藥芯（不包括無藥皮的夾持端）的質(zhì)量比。m0Kb 0 100%mi式中：Kb藥皮質(zhì)量系數(shù)（%）； mo藥皮質(zhì)量（Kg）； mi焊芯質(zhì)量（Kg）o二、焊條藥皮厚度分類（1）薄藥皮焊條焊條直徑.焊芯直徑 -i.z（2）厚藥皮焊條焊條直徑12 ：焊芯直徑<1.5：Hm。_miIt式中：H熔敷系數(shù)（g/Ah）；（3）特厚藥皮焊條1 8.焊條直徑I.8 ”：焊芯直徑三、熔敷系數(shù)熔敷系數(shù)指熔焊過程中，單位電流、單位時(shí)間內(nèi)，焊芯（或焊絲）熔敷在焊件上的金屬量。m itm熔敷焊縫金屬質(zhì)量（g）;I焊接電流（A）; t焊

2、接時(shí)間（h）o四、熔化系數(shù)熔化系數(shù)指熔焊過程中，單位電流，單位時(shí)間內(nèi)，焊芯（或焊絲）的熔化量。m。miIt式中：熔化系數(shù)（g/Ah）；mo 焊芯原質(zhì)量（g）；mi 焊后剩下焊芯質(zhì)量（g）；五、熔化速度熔化速度指熔焊過程中，熔化電極在單位時(shí)間內(nèi)熔化的長(zhǎng)度或質(zhì)量。VpL。-Lt式中 vp熔化速度（mm/min ）;Lo 焊條原長(zhǎng)（mm）;L T例:解:余下焊條頭長(zhǎng)度（mm ）；焊接時(shí)間（min ）。某焊條長(zhǎng)320mm ,經(jīng)過5min的焊接，剩下40mm的焊條頭，求該焊條的熔化速度。,Lo L vp t=(320mm-40mm ) /5min=56mm/min56mm/min。該焊條的熔化速度為答：

3、六、熔敷速度熔敷速度指熔焊過程中，單位時(shí)間內(nèi)熔敷在焊件上的金屬量。m -m0Vp廠式中：Vp熔敷速度（kg/h）；M 焊后焊件的質(zhì)量（kg）;mo 焊前焊件的質(zhì)量（kg）；t焊接時(shí)間（h）。七、熱輸入熱輸入指熔焊時(shí)，由焊接能源輸入給單位長(zhǎng)度焊縫上的熱能。q 二 U I /v式中：q熱輸入（J/mm）；U電弧電壓（V）;I焊接電流（A）；V焊接速度（mm/s）；n 熱效率（焊條電弧焊 n =0.70.8 ;埋弧焊n =0.80.95 ； TIG焊n =0.5 ）。 例1用焊條電弧焊焊接Q390 （原 15MnTi）鋼時(shí)，為防止和減小焊接熱影響區(qū)的過熱區(qū)脆化傾向，要求焊接時(shí)熱輸入不超過30kj/c

4、m。如果選擇焊接電流為180A,電弧電壓為28V,試計(jì)算焊接速度應(yīng)為多少？已知：I=180A ； q=30kJ/cm ； U=28V求：v= ?解：由 q 二 UI/v 取 n =0.7得：v= UI/q=0.728 180/30000cm/s=0.118cm/s答：應(yīng)選用的焊接速度為0.118cm/s。例2:已知某鋼材焊接過程中焊條電弧焊的電弧電壓為26V，焊接電流為200A，焊接速度為0.2cm/s，試求其焊接熱輸入（n取0.8 ）。已知：I=200A ； v=0.2cm/s ； U=26V ； n =0.8求：q=?解：q=r.UI/v=0.8 26 200/ 0.2 kJ/cm=20.

5、8kJ/cm答：焊接熱輸入為 20.8kJ/cm。例3:某鋼材在焊接過程中的最佳熱輸入為24kJ/cm，如果采用焊條電弧焊，選用電弧電壓為24V，焊接速度為0.2cm/s，其焊接電流應(yīng)選用多少（n =0.8 ）?已知：q=24 kJ/cm ; U=24V;v=0.2cm/s ; n =0.8求：1= ?解：由 q = UI/v得匸qv/( U)=24 0.2 103/(0.8 24) = 250A答：電弧電壓應(yīng)是 25V。八、熔合比熔合比又稱截面系數(shù)。熔合比指熔焊時(shí)，被熔化的母材部分在焊道金屬中所占的比例（如下圖焊縫截面）焊道AbAbAa式中：0 熔合比（%）;Aa填充焊絲（焊條）所占面積;A

6、b 母材所占面積。九、碳當(dāng)量碳當(dāng)量即把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量。它可作為 評(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)推薦：1 1'CE 二 C ； 'M Cr65日本JIS標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的：J亠1'CE 二 U'Mn'62415NiSi1 40NiCrMoCE主要適用于中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼（Acb=500 900Mpa)。cb=500 1000Mpa）。ccc> 0.18% ）。這類鋼的化學(xué)成分（質(zhì)CE （JIS）主要適用于低碳調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼（ 上述兩個(gè)公式都適用于含碳量偏高的鋼種（量分?jǐn)?shù)）范圍如下:C<

7、; 0.2% SiW 0.55% Mn <1.5% 國(guó)CuW0.5% 皿 <2.5% %< 1.25% 蛍Mo < 0.7% 尬 V< 0.1% 國(guó)B< 0.006%例如：已知30CrMnSiA鋼的化學(xué)成分如下，求其碳當(dāng)量。尬C®Mn國(guó)Si«Cr®Ni0.28 0.350.8 1.10.9 1.20.8 1.1v 0.3鉀11111解： CE - CMnCrMoVNi Cu655515=0.35%+1.1%/6+（1.1%+0+0）/5+（0.3%+0）/15=0.77%答：30CrMnSiA鋼的碳當(dāng)量為0.77%。十、損失系數(shù)

8、損失系數(shù)指焊芯（或焊絲）在熔敷過程中的損失量與焊芯（或焊絲）原有質(zhì)量的 百分比。=m_m1 = Vpav -Vhav =1_D 或D=（1J ）.：mVpav式中：m熔化焊芯（或焊絲）質(zhì)量（g）；m1 熔敷到焊縫金屬中焊芯（或焊絲）金屬質(zhì)量（g）；vpav熔化電極金屬平均熔化速度（ g/h）；vhav熔化金屬平均熔敷速度（g/h）；熔化系數(shù)（g/Ah）；熔敷系數(shù)（g/Ah）。由上述可見，熔敷速度才是反映焊接生產(chǎn)率的指標(biāo)。常用焊條的和H見下表表常用焊條的、*- p和"h焊條型號(hào)焊條牌號(hào)熔化系數(shù)a P熔敷系數(shù)aH （ g/Ah）E4301J42310.19.7E4303J4229.168

9、.25E4315J4279.59E4320J4249.18.2E5015J5079.068.49十一、負(fù)載持續(xù)率負(fù)載持續(xù)率是表示焊接電源工作狀態(tài)的參數(shù)，在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)（我國(guó)標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定500A以下的焊機(jī)工作時(shí)間周期為5min），負(fù)載工作的持續(xù)時(shí)間與全周期時(shí)間的比值 介于01之間，可用百分?jǐn)?shù)表示。DYn 冷 100%式中：DYn 負(fù)載持續(xù)率（%）；t 選定工作時(shí)間內(nèi)負(fù)載的時(shí)間（min）； T 選定的工作時(shí)間周期（ min ）。例1某焊機(jī)的額定焊接電流是300A，額定負(fù)載持續(xù)率是 60%，求在工作周期內(nèi)焊機(jī)的連續(xù)負(fù)載時(shí)間。已知：In =300A; DYn =60%;工作周期 T=5min求：

10、連續(xù)負(fù)載時(shí)間t解：DYn - 100%Tt = T DNY = 5 m in 60 % = 3 m in答：在工作周期內(nèi)連續(xù)負(fù)載時(shí)間為3min。不同實(shí)際負(fù)載持續(xù)率條件下，允許使用的輸出電流可按下式計(jì)算：式中：DYn額定負(fù)載持續(xù)率（%）；dy 實(shí)際負(fù)載持續(xù)率（%）；I N 額定負(fù)載持續(xù)率時(shí)的額定焊接電流（A）；I 實(shí)際負(fù)載持續(xù)率時(shí)允許使用的焊接電流（A）。例2:某電焊機(jī)在額定負(fù)載持續(xù)率DYn=60%時(shí)的額定焊接電流In = 300A。求實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY =80%時(shí)允許使用的焊接電流。已知：lN =300A; DYN =60%; DY=80%。求：Ii'DYnJ'60%解：l=.

11、 nIn ：.；：300A =259.8A dy V 80%答：當(dāng)負(fù)載持續(xù)率為 80%時(shí)，允許使用的焊接電流為259.8A。例3:某電焊機(jī)在額定負(fù)載持續(xù)率DYn=60%時(shí)的額定焊接電流In = 300A，求實(shí)際使用焊接電流為I=600A時(shí)，實(shí)際負(fù)載持續(xù)率為多少?已知：DYn=60%; I300A; I=600A。求；dy解:由巳驚n= 15%DY=DY n答：實(shí)際負(fù)載持續(xù)率 DY為15%。例4 :某電焊機(jī)額定負(fù)載持續(xù)率 DYn =60%，而在實(shí)際負(fù)載持續(xù)率 DY=15%時(shí)，允許使用的焊接電流l=600A，求該焊機(jī)的額定焊接電流In。已知：DYn =60%; DY =15%; I=600A。求:

12、解:得：In答：該焊機(jī)的額定焊接電流 l n =300A。5某電焊機(jī)額定焊接電流In=300A，當(dāng)實(shí)際負(fù)載持續(xù)率 DY=15%時(shí)，允許使用的焊接電流I=600A ，求該焊機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率 DYn。已知:DY=15% ； I=600A； lN =300A。求:DYn解:DYN|N DY得 DYn=DY -5=15% 竺=60%n23002答：該焊機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率為60%。例6:已知某電焊機(jī)額定焊接電流In=300A，額定負(fù)載持續(xù)率 DYN =60%，當(dāng)實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY=40%時(shí)，在5min周期內(nèi)焊接電流可持續(xù)幾分鐘？解：由 D Y =上100%T得 t = T D Y = 5m in 40

13、% = 2答：在40%實(shí)際負(fù)載持續(xù)率下，焊接周期為5min時(shí)，焊接電流可持續(xù) 2min。第二章焊接基礎(chǔ)的有關(guān)計(jì)算一、熔池長(zhǎng)度熔化焊時(shí)，熔池的形成需要一定的時(shí)間，經(jīng)過這個(gè)時(shí)間以后，就進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)定時(shí)期，這時(shí)的熔池形狀、質(zhì)量、尺寸等都不在發(fā)生變化。熔池的寬帶與深度是沿x軸連續(xù)變化的。在一般情況下，隨著焊接電流的增加、熔池最大深度增大， 熔池的最大寬度相對(duì)減小，隨著電弧電壓升高，熔池最大深度減小，熔池最大寬度增加。熔池長(zhǎng)度L可由下式進(jìn)行近似估算：L =CP二CUI式中：L 熔池長(zhǎng)度（mm）；C比例常數(shù)（mm/kV）；P電弧功率（kW）；U電弧電壓（V）；I焊接電流（A）。C與焊接方法及焊接電流有關(guān)，見下

14、表表C與焊接方法及焊接電流的關(guān)系焊接方法焊接電流I/AC/ (mm/kW )焊條電弧焊1003003.25.5埋弧焊1503703.54.850030002.43.2TIG焊6002.85MIG焊2003003.84.8例：埋弧焊時(shí)，U=28 V,I =300A，試求埋弧焊熔池的長(zhǎng)度（設(shè) C=4mm/kW ）。3解：L =CUI=4 1028 300mm = 33.6mm答：熔池長(zhǎng)度為 33.6mm。、熔池在液態(tài)存在的最長(zhǎng)時(shí)間tmaxmax式中：L 熔池的長(zhǎng)度（cm）;v焊接速度（cm/s）。例：不銹鋼氬弧焊，焊接電流為100A，電弧電壓為23V，焊接速度v=7.2m/h，求熔池存在的最長(zhǎng)時(shí)間

15、(設(shè) C=2.27mm/kW )。3解：L=CUI=2.2 7X 10 X 23x 100mm=5.22mmtmax=L/v=5.22/（7.2X 1000/3600）s=2.61s答：熔池存在的最長(zhǎng)時(shí)間為2.61s。三、熔池平均存在時(shí)間tav熔池的質(zhì)量大小、電弧電壓、焊接速度、焊接電流以及熔池的幾何形狀及物理參量等, 都將確定熔池平均存在時(shí)間t av，熔池的幾何形狀及物理參量見下表mpav式中：mp 熔池質(zhì)量（g）；熔池液態(tài)金屬的密度（g/cm3）;v焊接速度（cm/s）;Aw 焊縫的橫截面積（cm2）。例：已知焊條電弧焊的熔池質(zhì)量mp=3.2g,焊縫橫截面積aw=0.262cm2，焊接速度

16、v=0.25m/s。求熔池平均存在時(shí)間（設(shè) =7.8g/cm3）。mp3.2心小解：tavs = 6.27sPvAw7.8 漢 0.25 漢 0.262答：熔池平均存在時(shí)間為6.27s。四、傳熱及冷卻在鋼板上進(jìn)行單道全熔透焊接時(shí)，離焊縫熔合線x?遠(yuǎn)處峰值溫度的計(jì)算公式：14.13c、x 1to -tnq tm - tn式中：c體積比熱容（0.0044J/mm3xC）；: 焊接厚度（mm）;x離焊縫熔合線的距離（mm）;t0 焊件初始溫度（C）;q焊接熱輸入（J/mm）；tm 熔化溫度（C）。焊接方 法焊接參數(shù)熔池 長(zhǎng)度L （cm）焊縫橫截面積熔池質(zhì)量熔池 表面 積熔池 平均 存在 時(shí)間熔池 比表 面積極 性焊 絲 直 徑1(A)U(V)V(cm/s)光焊絲正1401711.090.10630.710.7112.6.31523090.251.88.2742.5.711.3焊條電弧焊氧正1401.510.11801.281.052.17.185260.25化鐵型2303.07.3357.23.654.7.2焊條埋弧焊不銹鋼1.焊絲反20027223.90.08501.251.93.2630.59911.HJ431、37088.3653.653.5.6